安科瑞 陳聰

摘要：隨著電動(dòng)汽車的普及，充電樁的需求日益增長(zhǎng)。本文提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的綠色精品臺(tái)區(qū)充電樁有序充電方案。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)充電樁與電網(wǎng)的智能交互，結(jié)合優(yōu)化算法對(duì)充電樁的充電功率進(jìn)行合理分配，以提高臺(tái)區(qū)的能源利用效率、降低電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的充電目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方案能夠有效地實(shí)現(xiàn)充電樁的有序充電，為電動(dòng)汽車的發(fā)展提供有力支持。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；綠色精品臺(tái)區(qū)；充電樁；有序充電

1引言

隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)的重視和能源危機(jī)的加劇，電動(dòng)汽車作為一種綠色、環(huán)保的交通工具，得到了越來越廣泛的關(guān)注和推廣。然而，電動(dòng)汽車的大規(guī)模普及也給電網(wǎng)帶來了巨大的挑戰(zhàn)，如電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)、能源浪費(fèi)等問題。為了解決這些問題，實(shí)現(xiàn)充電樁的有序充電成為了當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展為充電樁的有序充電提供了新的思路。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，充電樁可以與電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)智能交互，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)狀態(tài)和充電樁的使用情況，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)充電功率的合理分配和控制。同時(shí)，結(jié)合綠色能源的利用，可以進(jìn)一步提高臺(tái)區(qū)的能源利用效率，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的充電目標(biāo)。

2物聯(lián)網(wǎng)在充電樁有序充電中的應(yīng)用

2.1物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

基于物聯(lián)網(wǎng)的充電樁有序充電系統(tǒng)主要由充電樁、傳感器、通信網(wǎng)絡(luò)和管理平臺(tái)組成。充電樁通過傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)充電狀態(tài)和電網(wǎng)參數(shù)，并通過通信網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至管理平臺(tái)。管理平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，制定合理的充電策略，并通過通信網(wǎng)絡(luò)將控制指令下發(fā)至充電樁，實(shí)現(xiàn)對(duì)充電功率的控制。

2.2通信技術(shù)

在充電樁有序充電系統(tǒng)中，通信技術(shù)起著至關(guān)重要的作用。常用的通信技術(shù)包括有線通信和無線通信。有線通信主要包括以太網(wǎng)、電力線載波等，具有通信穩(wěn)定、可靠的優(yōu)點(diǎn)，但布線成本較高。無線通信主要包括Wi-Fi、藍(lán)牙、ZigBee等，具有布線方便、靈活的優(yōu)點(diǎn)，但通信距離和穩(wěn)定性相對(duì)較差。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)具體情況選擇合適的通信技術(shù)。

2.3數(shù)據(jù)采集與處理

充電樁通過傳感器采集充電狀態(tài)、電網(wǎng)參數(shù)等數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)上傳至管理平臺(tái)。管理平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，提取有用信息，如充電樁的使用情況、電網(wǎng)負(fù)荷等。通過對(duì)這些信息的分析，可以制定合理的充電策略，實(shí)現(xiàn)充電樁的有序充電。

3綠色精品臺(tái)區(qū)的建設(shè)

3.1綠色能源的利用

在綠色精品臺(tái)區(qū)中，可以充分利用太陽能、風(fēng)能等綠色能源，為充電樁提供部分電力供應(yīng)。通過合理的能源管理和調(diào)度，可以提高綠色能源的利用效率，降低對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的依賴，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的充電目標(biāo)。

3.2儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用

儲(chǔ)能系統(tǒng)可以在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)充電，在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)放電，從而實(shí)現(xiàn)削峰填谷的作用。在綠色精品臺(tái)區(qū)中，可以配置適當(dāng)容量的儲(chǔ)能系統(tǒng)，與充電樁協(xié)同工作，提高臺(tái)區(qū)的能源利用效率和穩(wěn)定性。

3.3智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

智能電網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的智能化管理和控制，提高電網(wǎng)的可靠性和穩(wěn)定性。在綠色精品臺(tái)區(qū)中，可以應(yīng)用智能電網(wǎng)技術(shù)，如智能電表、智能開關(guān)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)充電樁的遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制，提高臺(tái)區(qū)的管理水平和服務(wù)質(zhì)量。

4充電樁有序充電策略

4.1優(yōu)化算法

為了實(shí)現(xiàn)充電樁的有序充電，可以采用優(yōu)化算法對(duì)充電功率進(jìn)行合理分配。常用的優(yōu)化算法包括遺傳算法、粒子群算法、模擬退火算法等。這些算法可以根據(jù)電網(wǎng)狀態(tài)、充電樁使用情況等因素，制定的充電策略，實(shí)現(xiàn)充電樁的有序充電。

4.2分時(shí)電價(jià)策略

分時(shí)電價(jià)策略是一種通過價(jià)格手段引導(dǎo)用戶合理用電的策略。在充電樁有序充電中，可以采用分時(shí)電價(jià)策略，根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷情況制定不同時(shí)段的電價(jià)，引導(dǎo)用戶在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)充電，在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)減少充電，從而實(shí)現(xiàn)削峰填谷的作用。

4.3需求響應(yīng)策略

需求響應(yīng)策略是一種通過用戶參與電網(wǎng)調(diào)度實(shí)現(xiàn)負(fù)荷平衡的策略。在充電樁有序充電中，可以采用需求響應(yīng)策略，邀請(qǐng)用戶參與電網(wǎng)調(diào)度，根據(jù)電網(wǎng)需求調(diào)整充電功率，從而實(shí)現(xiàn)充電樁的有序充電。

5實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

5.1實(shí)驗(yàn)環(huán)境

為了驗(yàn)證基于物聯(lián)網(wǎng)的綠色精品臺(tái)區(qū)充電樁有序充電方案的有效性，搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括充電樁、傳感器、通信網(wǎng)絡(luò)、管理平臺(tái)和電網(wǎng)模擬器等設(shè)備。

5.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過實(shí)驗(yàn)，得到了以下結(jié)果：

采用有序充電策略后，電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)明顯減小，臺(tái)區(qū)的能源利用效率得到了提高。

綠色能源的利用和儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用，進(jìn)一步降低了對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的依賴，實(shí)現(xiàn)了綠色環(huán)保的充電目標(biāo)。

優(yōu)化算法和分時(shí)電價(jià)策略的結(jié)合使用，能夠有效地實(shí)現(xiàn)充電樁的有序充電，提高了充電效率和用戶滿意度。

5.3結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于物聯(lián)網(wǎng)的綠色精品臺(tái)區(qū)充電樁有序充電方案是可行的。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)充電樁與電網(wǎng)的智能交互，結(jié)合優(yōu)化算法、分時(shí)電價(jià)策略和需求響應(yīng)策略等，可以有效地實(shí)現(xiàn)充電樁的有序充電，提高臺(tái)區(qū)的能源利用效率和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的充電目標(biāo)。

6安科瑞充電樁收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)助力有序充電開展

6.1概述

AcrelCloud-9000安科瑞充電柱收費(fèi)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)接入系統(tǒng)的電動(dòng)電動(dòng)自行車充電站以及各個(gè)充電整法行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控充電樁運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行充電服務(wù)、支付管理，交易結(jié)算，資要管理、電能管理，明細(xì)查詢等。同時(shí)對(duì)充電機(jī)過溫保護(hù)、漏電、充電機(jī)輸入/輸出過壓，欠壓，絕緣低各類故障進(jìn)行預(yù)警；充電樁支持以太網(wǎng)、4G或WIFI等方式接入互聯(lián)網(wǎng)，用戶通過微信、支付寶，云閃付掃碼充電。

6.2應(yīng)用場(chǎng)所

適用于民用建筑、一般工業(yè)建筑、居住小區(qū)、實(shí)業(yè)單位、商業(yè)綜合體、學(xué)校、園區(qū)等充電樁模式的充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)。

6.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)分為四層：

1）即數(shù)據(jù)采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)層和客戶端層。

2）數(shù)據(jù)采集層：包括電瓶車智能充電樁通訊協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)modbus-rtu。電瓶車智能充電樁用于采集充電回路的電力參數(shù)，并進(jìn)行電能計(jì)量和保護(hù)。

3）網(wǎng)絡(luò)傳輸層：通過4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

4）數(shù)據(jù)層：包含應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器部署數(shù)據(jù)采集服務(wù)、WEB網(wǎng)站，數(shù)據(jù)服務(wù)器部署實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。

5）應(yīng)客戶端層：系統(tǒng)管理員可在瀏覽器中訪問電瓶車充電樁收費(fèi)平臺(tái)。終端充電用戶通過刷卡掃碼的方式啟動(dòng)充電。

小區(qū)充電平臺(tái)功能主要涵蓋充電設(shè)施智能化大屏、實(shí)時(shí)監(jiān)控、交易管理、故障管理、統(tǒng)計(jì)分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，同時(shí)為運(yùn)維人員提供運(yùn)維APP，充電用戶提供充電小程序。

6.4安科瑞充電樁云平臺(tái)系統(tǒng)功能

6.4.1智能化大屏

智能化大屏展示站點(diǎn)分布情況，對(duì)設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備使用率、充電次數(shù)、充電時(shí)長(zhǎng)、充電金額、充電度數(shù)、充電樁故障等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯示，同時(shí)可查看每個(gè)站點(diǎn)的站點(diǎn)信息、充電樁列表、充電記錄、收益、能耗、故障記錄等。統(tǒng)一管理小區(qū)充電樁，查看設(shè)備使用率，合理分配資源。

6.4.2實(shí)時(shí)監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)視充電設(shè)施運(yùn)行狀況，主要包括充電樁運(yùn)行狀態(tài)、回路狀態(tài)、充電過程中的充電電量、充電電壓電流，充電樁告警信息等。

6.4.3交易管理

平臺(tái)管理人員可管理充電用戶賬戶，對(duì)其進(jìn)行賬戶進(jìn)行充值、退款、凍結(jié)、注銷等操作，可查看小區(qū)用戶每日的充電交易詳細(xì)信息。

6.4.4故障管理

設(shè)備自動(dòng)上報(bào)故障信息，平臺(tái)管理人員可通過平臺(tái)查看故障信息并進(jìn)行派發(fā)處理，同時(shí)運(yùn)維人員可通過運(yùn)維APP收取故障推送，運(yùn)維人員在運(yùn)維工作完成后將結(jié)果上報(bào)。充電用戶也可通過充電小程序反饋現(xiàn)場(chǎng)問題。

6.4.5統(tǒng)計(jì)分析

通過系統(tǒng)平臺(tái)，從充電站點(diǎn)、充電設(shè)施、、充電時(shí)間、充電方式等不同角度，查詢充電交易統(tǒng)計(jì)信息、能耗統(tǒng)計(jì)信息等。

6.4.6基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)平臺(tái)建立運(yùn)營(yíng)商戶，運(yùn)營(yíng)商可建立和管理其運(yùn)營(yíng)所需站點(diǎn)和充電設(shè)施，維護(hù)充電設(shè)施信息、價(jià)格策略、折扣、優(yōu)惠活動(dòng)，同時(shí)可管理在線卡用戶充值、凍結(jié)和解綁。

6.4.7運(yùn)維APP

面向運(yùn)維人員使用，可以對(duì)站點(diǎn)和充電樁進(jìn)行管理、能夠進(jìn)行故障閉環(huán)處理、查詢流量卡使用情況、查詢充電\充值情況，進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置，同時(shí)可接收故障推送

6.4.8充電小程序

面向充電用戶使用，可查看附近空閑設(shè)備，主要包含掃碼充電、賬戶充值，充電卡綁定、交易查詢、故障申訴等功能。

6.5系統(tǒng)硬件配置

7結(jié)論

本文提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的綠色精品臺(tái)區(qū)充電樁有序充電方案。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)充電樁與電網(wǎng)的智能交互，結(jié)合綠色能源的利用、儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用和優(yōu)化算法等，可以有效地實(shí)現(xiàn)充電樁的有序充電，提高臺(tái)區(qū)的能源利用效率和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的充電目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方案是可行的，為電動(dòng)汽車的發(fā)展提供了有力支持。未來，可以進(jìn)一步研究和完善該方案，提高其性能和可靠性，為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的交通系統(tǒng)做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳賢陽 王鵬 程思遠(yuǎn)．基于物聯(lián)網(wǎng)的綠色精品臺(tái)區(qū)充電樁有序充電

[2]程杉，王賢寧，馮毅煤.電動(dòng)汽車充電站有序充電調(diào)度的分散式優(yōu)化

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05版